Операционный усилитель

 

ОПЕРАЦШНЙЫЙ УСЩШТЕЛЬ, срдержапщй первый и второй параллельно включенные дифференциальные каскады, причем первый дифференциальный каскад выполнен на транзисторах, имеющих п-р-п-структуру, коллектор одного иэ которых через последовательно соединенные первый и второй прямдсмещейные диоды, а коллектор другого - через последовательно соединенные третий и четвертый прямосмещённые диоды соединены с положительной шиной источника питания , а второй дифференциальный каскад выполнен на транзисторах, имеюпдах р-п-р-структуруу коллектор одного из которых через последова тельно соединенные пятый и шестой прямосмещенные диоды, а коллектор другого - через похУ1едовательно соединенные седьмой ц восьмой прямосмещенные диоды соединены с отрицательной шиной источника питания, причем катод четвертого прямосмещенного диода соединен с базами первого 9 второго транзисторов, эмиттеры которых подключены к положительной шине источника питания. при этом коллектор первого транзистора соединен с эмиттером третьего транзистора, анод восьйого прямосмещенного диода соединен с базами четвертого и пятого транзисторов, этшттеры которых подключены к отрицательной шине источника питания, 1фи этом коллектор четвертого транзистора подключен к эмиттеру шестого транзистора, причем Коллекторы третьего и шестог о транзисторов Объединены через последовательно соединенные девятый и десятый прямосмещенные Диоды и подключены к соответственно седьмого и восьмого транзисторов, эмиттеры которых соединен с базами соответственно первого и второго выходных двухэмиттерных транзисторов, первые эмиттеры которьк объединены через последовательно соедийеиные одиннадцатый и двенадцатый прямосмещенные диоды, а коллекторы соединены соответственно с.положительной и отрицательной 1пинами источника питания , а также девятый и десятый транзисторы, о т л и ч а ю.щ и Йс я тем, что, с целью повышения стабильности режима работы, в него введены первый и второй источники тока, а базы девятого и десятого транзисторов объединены и подключены к общей точке девятого и десятого прямосмёщенньрс диодов, эьшттеры к коллекторам соответственно седьмого и восьмого транзисторов, а коллект ы - к вторым эмиттерам соответственно второго и первого выходных двухэ 01ттерных. транзисторов, при этом базы третьего и шестого

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (i)) 4(51) Н 03 Р 3/45

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автоКНСЕа сющатетьсйвм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И:ОТНРЦТИИ (21) 3677607/24-09 (22) 12.12.83 (46} 07.06.85. Бюл, В 21 (72) В.В. Иатавкин (53) 621.375.026(088.8) (56) 1. Шило В;Л. Линейные интевральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. И., "Советское радио", 1979, с. 113, рис. 3.20.

2. Операционный усилитель

154 УДЧ, ТУ бКо. 347.206.ТУЧ. (54)(57) ОН ЧНОНН и XCmmrrZSiX, содержащий первый и второй пафаллельно включенные дифференциальные каскады, причем первый дифференциальный каскад въполнен на транзисторах, имеющих п-.р-п- структуру, коллектор одного иэ которых через последовательно соединенные первый и второй прямосмещенные диоды, а коллектор другого. — через последовательно соединенные третий и четвертый прямосмещенные диоды соединены с положительной шиной источника пита.ния, а второй ди4ференцИальный каскад выполнен на транзисторах, имеющих р-п-р-структуру, коллектор одного из которых через последовательно соединенные пятый и шестой прямосмещенные диоды, а коллектор другого — через последовательно соединенные седьмой и восьмой прямо-. смещенные диоды соединены с отрицательной шиной источника питания, причем катод четвертого прямосмещенного диода соединен с базами первого и второго транзисторов, эмиттеры которых подключены к положительной шине источника питания, при этом коллектор первого транзис. тора соединен с эмиттером третьего транзистора, анод восьмого прямосмещенного диода соединен с базами четвертого и пятого транзисторов, эмиттеры которых подключены к отрицательной шине источника питания, при этом коллектор четвертого тран- зистора подключен к эмиттеру шесто.l о транзистора, причем †.оллекторы третьего и шестого транзисторов объединены через последовательно соединенные девятый и десятый прямосмещенные диоды и подключены к базам соответственно седьмого и восьмого транзисторов, эмиттеры.ко" торых соединен) с базами соответственно первого и второго выходных двухэмиттерных транзисторов, первые эмиттеры которых объединены через последовательно соединенные одиннадцатый и двенадцатый прямосмещенные диоды,. а коллекторы соединены соответственно с положительной и отрицательной шинами источника питания, а также девятый и десятый транзисторы, о т л и ч а ю.щ и йс я тем, что, с целью повышения стабильности режима, работы, в него введены первый и второй источники тока, а базы девятого и десятого транзисторов объединены и подключены к общей точке девятого и десятого прямосмещенных диодов, эмиттерык коллекторам соответственно седь мого и восьмого транзисторов, а коллекторы — к вторым эмиттерам соответственно второго н первого выходных двухэмйттернык транзисторов, при этом базы третьего и шестого

1160530 транзисторов соединены соответствен» тельной и отрицательной шинами источ. но с катодом первого и анодом пя- ника питания, причем коллекторы того прямосмещенных диодов, соеди- второго и пятого транзисторов соененные соответственно через первый дннены с эмиттерами соответственно и второй источники тока с положи- седьмого и восьмого транзисторов..

Изобретение относится к радиотехнике и может йспользоваться в радиоэлектронных системах и средстsax связи.

Известен быстродействующий операционный усилитель, содержащий входной дифференциальный каскад, предвыходной и выходной двухтактный каскады, выполненные на транзисторах, имеющих разную структуру Я .

Однако в операционном усилителе при применейни транзисторов разной ,структуры имеются дополнительное ограничение на допустимые отклонения между усилительными свойствами 15 транзисторов разной структуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является операционный усилитель, содержащий первый и второй параллельно включен- 20 ные дифференциальные каскады, причем первый дифференциальный каскад выполнен на транзисторах, имеющих п-р-п-структуру, -коллектор одного из которых через последовательно . соединенные первый и второй прямосмещенные диоды, а коллектор другого « через последовательно соединенные третий и четвертый прямосмещенные диоды соединеиы с положительной 30 шиной источника питания, а второй дифференциальный каскад выполнен на транзисторах, имеющих р-п-р-струк" туру, коллектор одного из которых через последовательно соЕдиненные пятый и шестой прямосмещенные диоды, а коллектор другого — через последовательно соединенные седьмой и восьмой прямосмещенные диоды соединены с отрицательной шиной источни-,щ ка питания, причем катод четвертого прямосмещенного диода соединен с базами первого и второго транзисторов, эмиттеры которых подключены к положительной шине источника питания, при этом коллектор первого транзистора соединен с эмиттером третьего транзистора, анод восьмого прямосмещениого диода соединен с базами четвертого и пятого тран-. зисторов, эмиттеры которых подключены к отрицательной шине источника питания,. при этом коллектор четвертого транзистора подключен к змиттеру шестого транзистора, причем коллекторы третьего и шестого транзисторов объединены через пос-. ледовательно соединенные девятый и десятый прямосмещенные диоды и подключены к базам соответственно, седьмого и восьмого транзисторов, эмиттеры которых соединены с база ми соответственно первого и второго выходных двухэмиттерных транзисторов, первые эмиттеры которых .объединены через последовательно соединенные. одиннадцатый и двенадцатый прямосмещенные диоды, а коллекторы соединены соответственно с положительной и отрицательной шинами источника питания, а также, девятый .и десятый транзисторы Pj .

Однако в известном устройстве проявляется зависимость напряжения

:смещейия от усилительных свойств транзисторов п-р-п- и р-п-р-структуры, что снижает стабильность режима работы операционного усилителя.

Цель изобретения — повышение стабильности режима работы операционного усияителя. "

Цель достигается тем,.что в операционный усилитель, содержащий первый и второй параллельно включенные дифференциальные каскады, причем первый дифференциальный каскад выполнен на транзисторах, имеющих п-р-п-структуру, коллектор одного из которых через последовательно

1160530 4 соединенные первый и второй прямо- соответственно с катодом первого и смещенные диоды, а коллектор друго- анодом пятого прямосмещенных диодов, го — через последовательно соеди- соединенные соответственно через пеу ненные третий и четвертый прямосме- вый и второй источники тока с полощенные диоды соединены с положитель- g жительной и отрицательной шинами ной шиной источника питания, а вто- источника питания, причем коллекторой дифференциальный каскад выпал- ры второго и пятого транзисторов неи на транзисторах, имЕющих р-и-р- соединены с эмиттераь ю соответственструктуру, коллектор одного из кото- но седьмого и восьмого транзисторов. рык через, последовательно соединен- fe На чертеже представлена принципиные пятый и шестой прямосмещенные альная электрическая схема операцион. диады, а коллектор другого — через ного усилителя. последовательно соединенные седьмой Операционный усилитель содержит и восьмой нрямосмещенные диоды первый и второй дифференциальные соединены с отрицательной шиной ис- 1g каскады 1 и 2, первый, второй, треточника питания, причем кат<щ чет- тий, четвертый прямосмещенные диоды вертого,. прямосмещенного диада сое- 3-6, первый, второй, третий транзисдииен с базами первого и второго торы 7-9, пятый, шестой, седьмой, транзисторов, эмиттеры которых под- восьмой прямосмещенные диоды 10-13, ; шеста, седьмой, ключены к положительной шине источ-. g0 четвертый нять шестой ника питания, при этом коллектор пер- восьмой транзисторы 14-18 первый и

S ваго транзистора .соединен с эмитте-, второй .выходные двухэмиттерные ром третьего транзистора, анод вась- транзисторы: 19 и 20, девятый, десямого прямосмещенного диода соединен . тый, одиннадцатый, двенадцатый пряс базами четвертого и пятого тран- .gg мосмещенные диоды 21-24, девятый зисторов, эмиттеры которых подклю- и десятый транзисторы 25 и 26 перЭ чены к отрицательной шине источни- вый:и второй источники 27 и 28 тока, ка питания, при этом коллектор чет- положительную и отрицательную шины вертого транзистора подключен к 29 и 30 источника питания. эмиттеру шестого транзистора, причем Операционный усилитель работает коплекторы третьего и шестого трап-;. следующим образом. зисторов объединены через последа- Выходной сигнал вызывает изменевательно соединенные девятый и деся- ния коллекторных токов в первом и тый нрямосмещениые диоды и подклю- —,втором дифференциальных каскадах чены к базам соответственно седьмо-, 1 и 2 и чеРез диодные цепи данные го и восьмого транзисторов, эйитте- изменения отражаются в каскадно

35 . ры которых соединеиы с базами соот :соединенных первом, третьем и чет. ветствеино первого и второго высод- вертом, шестом транзисторах 7, 9 ных двукэмиттерных транзисторов, пер и 14, 16. Для получения максимальвые Эмиттеры которых объединейы че- ного размаха сигнала для уменьше40

Э

yes последовательно соединенные ния напряжения смещения требуются одиннадцатый и двенадцатый прямосме- идентичные значения коллекторных щенные д оды, а коллекторы соединены токов в ретьем и шестом транзнсто. соответственно с п ц, тельной и рах 9 и 16 Однако, в зависимости отрицательной шинами источника пита- От КазффнцИЕНтОВ УСКПЕНИЯ ПО ТОКУ п- -пния, а та е девят и и десятый тран- "-р- (j3„) H p- (Pp)- а"зисто зист, ы, введе „ перв,-,й .и второй ров будет наблюдаться О Феде"енн"й источ тока, а базы девятого и Р збалансэ котоРый можно выРазить через приведенный разбаланс, через и под ены к общей точке девятого Р веденное Ко входУ напРЯжение и десятого п}эямосмещенных диОдОВ эмиттеры - к коллекторам соответст- о + Дб 17 венка седьмого и восьмого транзис- 1к4б о щ

) торов, а коллекторы - к вторьи эмиттерам соответственно -второго и пер" 5 где „ температурный потенциал; ваго выходных двухэмнттерных тран- Х - коллекторный зисторов, при этом базы третьего и шестого транзисторов соединены . (16);

Ь

Е - базовый ток седьмого (вось, .1 мого) транзистора 17 (18) ., При этом м &и 1, Г р.

Екь+.Igе= (Еа- 2Ц ) Аа где I — режимный ток, протекающий в коллекторной цепи (первой или второй) первого диФФеренциального каскада 1, Х - режимный ток, протекающий в коллекторной цепи (первой или второй) второго диФФеренциального каскада 2.

Значения токов I, и Е считаются примерно равными. Значения для токов Е„з+ Ег,, и Х„ 6+ Ig<® получены в предположении равенства по Рр р-п-р-транзисторов и aoj3П и-р-и-транзисторов, что с достаточной точностью обеспечивается при интегральной технологии изготовления.

Таким образом, чем меньше значения

Д, и P>, а также чем больше различие между ними, тем больше величина напряжения смещения.

Для уменьшения зависимости напряжения смещения от усилительных свойств н р-и- и р-п-р-транзисторов включаются девятый и десятый транзисторы 25 и 26, базовые токи кото:рых суммируются соответственно с токаж I 9è I, Кроме того, база третьего транзистора 9 подключается к первому прямосмещенному диоду

3, база шестого транзистора 16 — к пятому прямосмещенному диоду 10 °

Благодаря этому осуществляется симметричное подключение баз первого и второго транзисторов 7 и 8 н баз седьмого и девятого транзисторов

17 и 25 (аналогично баз четвертого и пятого транзисторов 14 и 15 и баэ восьмого и десятого транзисторов

18 и 26), что приводит к взаимной компенсации базовых токов. Величина

30 напряжения смещения в этом случае . равна 2 и9+ М ЗЮ25 3 . р см= т »» =1 » -,УГ кW+ & 5+ В26

Это дает уменьшение зависимости напряжения смешения от f3, f3 п-р-пи р-п-р-транзисторов.

Подключение первого и, второго источников 27 и 28 тока вызвано необходимостью обеспечения работоспособности схемы при крайних значениях коллекторных токов в первом .и втором диФФеренциальных каскадах

1и2 ° .. Таким образом, изобретение по сравнению с известными быстродейст30 вуюищми операционными усилителями приводит к уменьшению зависимости одного из основных параметров усилителя, напряжения смещения от усилительных свойств п-р-и- и р-и-ртранэисторов, что позволяет повы35 сить стабильность режима работы операционного усилителя.

Составитель И. Водяхина

Редактор П. Коссей Техред 3.Палий . Корректор Е ° Сирохман

Заказ 3840/52 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иаобретений и- открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент",, r. Ужгород, ул. Проектная, 4